Il solare termodinamico ritorna in Sicilia con ENEA

Non molto tempo fa ci siamo chiesti: ci sarà futuro per il solare termodinamico in Italia? Ora possiamo affermare che la tecnologia del solare termodinamico riparte dalla Sicilia, grazie all’alleanza di ENEA con l’industria del territorio. Punto focale dell’accordo sono le due nuove centrali solari a concentrazione (CSP). Il primo a breve inaugurato a Partanna (Trapani); il secondo è già in cantiere a Trapani nella Piana di Misiliscemi. L’impianto a Partanna è il primo impianto realizzato in Italia che integra solare a concentrazione con il fotovoltaico.

L’impianto solare a concentrazione

A Partanna l’area complessiva del campo solare è di 83 mila m² (circa 10 campi da calcio). In esso sono installati 126 collettori solari lineari tipo Fresnel disposti in 9 loop (nella figura in basso a destra). Il concentratore è costituito da segmenti di specchi piani disposti secondo il principio della lente Fresnel, con il tubo ricevitore posizionato nell’asse focale. La rotazione per l’inseguimento solare riguarda solo i segmenti del concentratore, mentre il tubo ricevitore e la struttura di supporto rimangono fissi. Altre tecnologie di concentratori sono a dischi parabolici, a torre centrale, a collettori parabolici lineari (nella Figura i primi tre).

Il funzionamento dell’impianto di Trapani è il seguente: i concentratori focalizzano i raggi solari su di un tubo ricevitore, in cui scorre una miscela di sali fusi che funge sia da fluido termovettore, sia come mezzo di accumulo di energia termica a una temperatura stabile di circa 550° C. Il fluido riscaldato nel ricevitore solare si accumula nel serbatoio caldo. Successivamente accede al generatore di vapore dove cede la sua energia e si scarica nel serbatoio freddo, per poi ritornare al ricevitore solare. Il vapore prodotto viene inviato a un gruppo di generazione turbina a vapore/alternatore, di potenza pari a 4.26 MWe. L’impianto comprende anche una caldaia di primo avviamento alimentata con GNL e un serbatoio criogenico di 47 t per lo stoccaggio.

Potenze ed efficienza dell’impianto

L’impianto di Partanna ha una potenza installata di 4.26 MWe ed è in grado di produrre energia elettrica per oltre 1.400 famiglie (circa il 30% della popolazione del territorio comunale). L’obiettivo è raggiungere una capacità di accumulo di energia termica pari a 180MWht. A cosa equivalgono? A circa 15 ore di funzionamento dell’impianto a pieno carico, anche in assenza della radiazione solare. Ciò è possibile solo grazie all’integrazione dei sistemi di accumulo di energia termica all’interno dell’impianto. L’accumulo rende possibile anche la programmazione delle risorse energetiche in diversi archi temporali.

A livello di efficienza, la tecnologia dei concentratori lineari Fresnel comporta prestazioni inferiori, rispetto ai collettori parabolici lineari. Il rendimento annuale complessivo è circa il 60% di quello ottenuto con i collettori parabolici lineari. D’altro canto i costi di impianto sono più bassi perché il tubo ricevitore è fisso. Inoltre, non richiede costose giunzioni mobili e può utilizzare fluidi ad alta pressione, come ad esempio il vapore. Il sistema di rotazione risulta più semplice e richiede l’utilizzo di quantità minore di materiale.

Una nuova opportunità

“Il mercato del calore di processo può rivelarsi un efficace strumento di promozione del solare termodinamico”

Giorgio Graditi, direttore del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili di ENEA

In questo contesto ENEA ha presentato un piano triennale di ricerca sui principali componenti degli impianti solari a concentrazione. Gli obiettivi principali: lo studio di nuovi fluidi termovettori, lo sviluppo di innovativi materiali di rivestimento per tubi ricevitori e la realizzazione di sistemi di accumulo termico avanzati. Entro il 2021 il Centro Ricerche ENEA Casaccia (Roma) realizzerà una piattaforma sperimentale per la per la fornitura di calore industriale a media e alta temperatura. I possibili usi?  Il calore prodotto da un impianto solare a concentrazione potrebbe essere utilizzato in alcuni processi nell’industria farmaceutica, alimentare e tessile. Non solo, anche per produrre combustibili ‘green’ e idrogeno da biomasse e acqua (elettrolisi).